1、会计学1本章本章(bn zhn)要求熟练掌握氧化还原的要求熟练掌握氧化还原的概念及氧化还原反应式的配平方概念及氧化还原反应式的配平方第一页，共98页。2024/8/62本章要求本章要求(yoqi)(yoqi) 熟练掌握氧化还原的概念及氧化还熟练掌握氧化还原的概念及氧化还原反应式的配平方法；熟练掌握奈斯原反应式的配平方法；熟练掌握奈斯特方程及其应用，电极电势及元素电特方程及其应用，电极电势及元素电势图的应用势图的应用 重点：电极电势及元素电势图的应用重点：电极电势及元素电势图的应用第七章第七章 氧化还原氧化还原(hun yun)(hun yun)反应反应 电化学基础电化学基础第1页/共97页第二页，共98页。2024/8/63n n7-1 氧化还原(hun yun)反应的基本概念n n7-2 电化学电池n n7-3 电极电势n n7-4 电极电势的应用第七章第七章 氧化还原反应氧化还原反应(fnyng) (fnyng) 电电化学基础化学基础第2页/共97页第三页，共98页。2024/8/647-1 7-1 7-1 7-1 氧化还原氧化还原氧化还原氧化还原(hun yun)(hun yun
2、)(hun yun)(hun yun)反应反应反应反应的基本概念的基本概念的基本概念的基本概念 参加反应的物质之间有电子转移或偏移的一类参加反应的物质之间有电子转移或偏移的一类反应称氧化还原反应。反应称氧化还原反应。一、氧化值（数）一、氧化值（数） 氧化值（数）氧化值（数） 表示元素氧化态的代数值。即表示元素氧化态的代数值。即 化化合物中某元素所带的形式合物中某元素所带的形式(xngsh)(xngsh)电荷数。电荷数。第3页/共97页第四页，共98页。2024/8/65 确定氧化值的规则 单质中元素的氧化值为零。如：H2，O2，S8。 氢的氧化值一般为+1，在活泼金属氢化物中为-1。如：NaH,CaH2 。 氧的氧化值一般为-2，在过氧化物(u yn hu w)中为-1。如H2O2 、Na2O2 ；在超氧化物中为-1/2，如KO2 ；在氧的氟化物中为+1或+2，如：OF2 、O2F2。 离子型化合物中，元素的氧化值等于该离子所带的电荷数。如：NaCI。第4页/共97页第五页，共98页。2024/8/66 共价型化合物中，共用电子对偏向于得电子能力强的共价型化合物中，共用电子对偏向于得电
3、子能力强的原子，两原子的形式电荷原子，两原子的形式电荷(dinh)(dinh)数即为它们的氧化值，数即为它们的氧化值，如：如：HCIHCI。 中性分子中，各元素原子氧化值的代数和为零。复杂中性分子中，各元素原子氧化值的代数和为零。复杂离子中，各元素原子氧化值的代数和离子中，各元素原子氧化值的代数和= =离子的总电荷离子的总电荷(dinh)(dinh)。 Fe3O4 3x+(-2)4=0 x=+8/3 Fe3O4 3x+(-2)4=0 x=+8/3S S4 4O O6 62-2-H H5 5IOIO6 6I:+7 ;I:+7 ;S S2 2O O3 32-2-S:+2S:+2氧化值可为整数，也可是分数氧化值可为整数，也可是分数(fnsh)(fnsh)或小数。练或小数。练习：习：P214 2.P214 2.第5页/共97页第六页，共98页。2024/8/67二、氧化还原反应二、氧化还原反应二、氧化还原反应二、氧化还原反应(fnyng)(fnyng)的特征的特征的特征的特征Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+ Cu Cu氧化值：氧化值：+20,
4、+20,得电子，氧化值降低得电子，氧化值降低, ,被还原被还原, , 还还原过程。原过程。Cu2+Cu2+做氧化剂。做氧化剂。 Zn Zn氧化值：氧化值：0+2,0+2,氧化值升高氧化值升高, ,失电子，被氧化失电子，被氧化, ,氧化氧化过程。过程。ZnZn做还原剂。做还原剂。整个氧化还原反应可看成由整个氧化还原反应可看成由2 2个半反应构成个半反应构成 还原半反应：还原半反应：Cu2+2-CuCu2+2-Cu 氧化半反应：氧化半反应：ZnZn2+2-ZnZn2+2-氧化反应和还原反应总是氧化反应和还原反应总是(zn sh)(zn sh)同时发生，相辅相成。同时发生，相辅相成。第6页/共97页第七页，共98页。2024/8/68 自氧化还原反应：氧化值的升和降都发自氧化还原反应：氧化值的升和降都发生在同一生在同一(tngy)(tngy)个化合物中的氧化还原反个化合物中的氧化还原反应。应。 2KCIO3=2KCI+3O2 2KCIO3=2KCI+3O2 歧化反应：同一歧化反应：同一(tngy)(tngy)物质中，处于物质中，处于同一同一(tngy)(tngy)氧化态的同一氧化态的同一(t
5、ngy)(tngy)元素元素（三同），其氧化值发生相反变化的自氧化（三同），其氧化值发生相反变化的自氧化还原反应。还原反应。 CI2+H2O=HCIO+HCI CI2+H2O=HCIO+HCI 4KCIO3=3KCIO4+KCI 4KCIO3=3KCIO4+KCI第7页/共97页第八页，共98页。2024/8/69三、氧化三、氧化三、氧化三、氧化(ynghu)(ynghu)还原电还原电还原电还原电对对对对 在氧化还原半反应中（在氧化还原半反应中（Cu2+2-CuCu2+2-Cu），同一），同一(tngy)(tngy)元素的不同氧化元素的不同氧化值的物种可构成氧化还原电对。电对中高氧化态物种称氧化型，低氧化态物值的物种可构成氧化还原电对。电对中高氧化态物种称氧化型，低氧化态物种称还原型。种称还原型。 电对通式：氧化型电对通式：氧化型/ /还原型还原型 Cu2+/Cu ;Zn2+/Zn ;H+/H2 ; O2/OH- Cu2+/Cu ;Zn2+/Zn ;H+/H2 ; O2/OH- 说明说明: : 电对不需配平电对不需配平 氧化型或还原型物种必须是能稳定存在的。氧化型或还原型物种必须是能稳
6、定存在的。MnOMnO4 4- -/MnO/MnO2 2( () )MnOMnO4 4- -/Mn/Mn4+4+( () )MnMn7+7+/MnO/MnO2 2( () )第8页/共97页第九页，共98页。2024/8/610 一个氧化还原电对 对应一个半反应（要配平） H+/H2 2H+2- H2 Zn2+/Zn Zn2+2- Zn 一个氧化还原反应是由两个(lin )或两个(lin )以上的氧化还原电对共同作用的结果。 Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+ 一个电对中，氧化型的氧化能力越强，则其共轭还原型的还原能力越弱；如还原型的还原能力越强，则其共轭氧化型的氧化能力越弱。第9页/共97页第十页，共98页。2024/8/611写出下列两个写出下列两个(lin )(lin )电对在酸性介质中的半反应和总反应电对在酸性介质中的半反应和总反应MnO4-/Mn2+ MnO4-/Mn2+ 和和SO42-/SO32- SO42-/SO32- MnO4-+8H+ +5- Mn2+4H2OMnO4-+8H+ +5- Mn2+4H2OSO42-+2H+ +2- SO32-+H2OSO42-+
7、2H+ +2- SO32-+H2O2MnO4-+6H+ +5SO32-= 2Mn2+5SO42- +3H2O2MnO4-+6H+ +5SO32-= 2Mn2+5SO42- +3H2O第10页/共97页第十一页，共98页。2024/8/612四、四、四、四、 氧化氧化氧化氧化(ynghu)(ynghu)(ynghu)(ynghu)还原反应方程式还原反应方程式还原反应方程式还原反应方程式的配平的配平的配平的配平1 1、氧化值法、氧化值法 配平原则：氧化值的升降值相等配平原则：氧化值的升降值相等 反应前后各元素的原子总数反应前后各元素的原子总数(zngsh)(zngsh)相等。相等。 配平步骤：配平步骤： 写出基本反应式写出基本反应式 找出元素原子氧化值的升降值找出元素原子氧化值的升降值 调整系数使氧化值变量相等调整系数使氧化值变量相等 用观察法配平氧化值未改变的元素原子数目用观察法配平氧化值未改变的元素原子数目第11页/共97页第十二页，共98页。2024/8/613 S + HNO S + HNO3 3 SO SO2 2 + NO + H+ NO + H2 2O O 3S + 4HNO
8、3S + 4HNO3 3 = 3SO= 3SO2 2 +4NO +2H+4NO +2H2 2O O S + HNO S + HNO3 3 SO SO2 2 + NO + H+ NO + H2 2O O升（升（+4+4）降（降（-3-3） 3S + 4HNO 3S + 4HNO3 3 3SO 3SO2 2 +4NO + H+4NO + H2 2O O升（升（+4+4）33降（降（-3-3）44第12页/共97页第十三页，共98页。2024/8/614KCIOKCIO3 3+2FeSO+2FeSO4 4+H+H2 2SOSO4 4KCI+FeKCI+Fe2 2（SOSO4 4）3 3（NHNH4 4）2 2CrCr2 2O O7 7NN2 2+Cr+Cr2 2O O3 3+H+H2 2O O （NHNH4 4）2 2CrCr2 2O O7 7=N=N2 2+Cr+Cr2 2O O3 3+4H+4H2 2O O(+3)2(+3)2(-3)2(-3)2KCIOKCIO3 3+32FeSO+32FeSO4 4+3H+3H2 2SOSO4 4=KCI+3Fe=KCI+3Fe2 2（SOSO4 4）
9、3 3+3H+3H2 2O O （-6-6）（+1+1）2 2 33第13页/共97页第十四页，共98页。2024/8/6152 2、离子、离子- -电子法电子法配平原则配平原则(1)(1)电荷守恒：得失电子数相等。电荷守恒：得失电子数相等。(2)(2)质量守恒：反应前后各元素原子总数质量守恒：反应前后各元素原子总数(zngsh)(zngsh)相等。相等。配平步骤配平步骤（1 1）用离子式写出主要反应物和产物（气体、）用离子式写出主要反应物和产物（气体、纯液体、固体和弱电解质写分子式）。纯液体、固体和弱电解质写分子式）。（2 2）将反应分解为两个半反应式，并配平两）将反应分解为两个半反应式，并配平两个半反应的电荷数和原子数。个半反应的电荷数和原子数。第14页/共97页第十五页，共98页。2024/8/616 （3 3）根据电荷）根据电荷(dinh)(dinh)守恒，调整两守恒，调整两式系数使得失电子数相等，然后两式合并，式系数使得失电子数相等，然后两式合并，整理，即得配平的离子方程式；有时根据整理，即得配平的离子方程式；有时根据需要可将其改为分子方程式。需要可将其改为分子方程式。第15
10、页/共97页第十六页，共98页。2024/8/617(1) MnO(1) MnO4 4- -+SO+SO3 32-2-SOSO4 42-2-+Mn+Mn2+2+(2) MnO(2) MnO4 4- -+8H+8H+ +5+5- -=Mn=Mn2+2+4H+4H2 2O O SO SO3 32-2-+H+H2 2O=SOO=SO4 42-2-+2H+2H+ +2+2- -(3) 2MnO(3) 2MnO4 4- -+16H+16H+ +10+10- -=2Mn=2Mn2+2+8H+8H2 2O O +) 5SO +) 5SO3 32-2-+5H+5H2 2O=5SOO=5SO4 42-2-+10H+10H+ +10+10- -2MnO2MnO4 4- -+5SO+5SO3 32-2-+6H+6H+ += 2Mn= 2Mn2+2+5SO+5SO4 42-2-+3H+3H2 2O O2KMnO2KMnO4 4+5K+5K2 2SOSO3 3+3H+3H2 2SOSO4 4= 2MnSO= 2MnSO4 4+6K+6K2 2SOSO4 4+3H+3H2 2O O例：例：KMnO4+K2SO3M
11、nSO4+K2SO4(KMnO4+K2SO3MnSO4+K2SO4(酸性酸性(sun (sun xn)xn)溶液中）溶液中）第16页/共97页第十七页，共98页。2024/8/618 KMnO4+C6H12O6+H2SO4MnSO4+CO2+K2SO4 KMnO4+C6H12O6+H2SO4MnSO4+CO2+K2SO4 （练习（练习(linx)(linx)） MnO4-+C6H12O6Mn2+CO2 MnO4-+C6H12O6Mn2+CO2 (1) MnO4-+8H+5-=Mn2+4H2O (1) MnO4-+8H+5-=Mn2+4H2O (2) C6H12O6+6H2O=6CO2+24H+24- (2) C6H12O6+6H2O=6CO2+24H+24- (1)24+ (1)24+（2 2）55 24MnO4-+5C6H12O6+72H+=24Mn2+30CO2+66H2O 24MnO4-+5C6H12O6+72H+=24Mn2+30CO2+66H2O 24KMnO4+5C6H12O6+36H2SO4 24KMnO4+5C6H12O6+36H2SO4 =24MnSO4+30CO2+
12、66H2O+12K2SO4=24MnSO4+30CO2+66H2O+12K2SO4第17页/共97页第十八页，共98页。2024/8/619 H H、O O配平规律配平规律 酸性介质：酸性介质： 一边多一边多n n个个O O，加，加2n2n个个H+H+，另一边加，另一边加n n个个H2OH2O 碱性介质：碱性介质： 一边多一边多n n个个O O，加，加n n个个H2OH2O，另一边加，另一边加2n2n个个OH-OH- 中性介质：中性介质： 左边左边(zu bian)(zu bian)多多n n个个O O，加，加n n个个H2O(H2O(反应物反应物),),右边加右边加2n2n个个OH-OH- 右边多右边多n n个个O O，加，加2n2n个个H+H+，左边，左边(zu bian)(zu bian)加加n n个个H2O(H2O(反应物反应物) ) 总之：酸中加总之：酸中加H+H+和和H2OH2O；碱中加；碱中加OH-OH-和和H2OH2O；中性溶液，左加水，右加中性溶液，左加水，右加H+H+或或OH-OH-第18页/共97页第十九页，共98页。2024/8/620一、原电池的构造一、原电池
13、的构造二、电解池与二、电解池与FaradayFaraday定律定律(dngl)(dngl)三、原电池电动势的测定三、原电池电动势的测定四、原电池的最大功与四、原电池的最大功与GibbsGibbs函数函数7.2 7.2 电化学电池电化学电池第19页/共97页第二十页，共98页。2024/8/621一、原电池的构造一、原电池的构造一、原电池的构造一、原电池的构造(guzo)(guzo)(guzo)(guzo)1.1.1.1.原电池原电池原电池原电池 (primary cell)(primary cell)(primary cell)(primary cell)第20页/共97页第二十一页，共98页。2024/8/622第21页/共97页第二十二页，共98页。2024/8/623 Cu2+Zn=Cu+Zn2+整个装置接通后，可观察到下列实验现象(1)伏特表指针发生偏转 导线上有电流 电子由Zn片经导线到Cu片(2)取出盐桥,表针回零;放回,表针重又偏转。 盐桥沟通(gutng)整套装置成通路(3)Zn片溶解，Cu片上有Cu沉积 Zn比Cu易失电子，Cu2+比Zn2+易得电子规定规定(gud(
14、gudng)ng)电子流出的极为负极（电子流出的极为负极（- -）（阳极）（阳极）电子流入的极为正极电子流入的极为正极(zhngj)(zhngj)（+ +）（阴极）（阴极）第22页/共97页第二十三页，共98页。2024/8/624 盐桥的主要成分是KCI饱和溶液，其作用就是消除两个半电池中由于电极反应发生的非电中性现象(xinxing)。 盐桥中的CI-向Zn半电池扩散和迁移，盐桥中的K+向Cu半电池扩散和迁移。从而维持了溶液的电中性，使反应继续进行。 这种使化学能变为电能的装置叫做原电池。 第23页/共97页第二十四页，共98页。2024/8/625 一个原电池是由两个一个原电池是由两个“半电池半电池”组成的。半电池有时也被组成的。半电池有时也被称为电极称为电极(dinj)(dinj)。电极电极(dinj)(dinj)反应（半电池反应）反应（半电池反应） 负极（负极（Zn)Zn)：Zn=Zn2+ + 2- , Zn=Zn2+ + 2- , 氧化反应氧化反应 正极（正极（Cu): Cu2+2- = Cu Cu): Cu2+2- = Cu ，还原反应，还原反应电池反应：电池反应： Cu
15、2+Zn=Zn2+Cu Cu2+Zn=Zn2+Cu 一个实际原电池可用简单符号表示，也称电池符号（包含了一个实际原电池可用简单符号表示，也称电池符号（包含了氧化还原物种、盐桥、电极氧化还原物种、盐桥、电极(dinj)(dinj)等）等）第24页/共97页第二十五页，共98页。2024/8/6262.电极的类型与原电池的表示(biosh)方法 (1)金属-金属离子电极 金属置于含有同一金属离子的盐溶液中构成 Zn2+/Zn 电极符号：Zn(s)Zn2+(c) Cu2+/Cu 电极符号：Cu(s)Cu2+(c) “”表示(biosh)两相界面 Cu,Zn本身是导体，可做电极第25页/共97页第二十六页，共98页。2024/8/627(2)(2)气体气体- -离子离子(lz)(lz)电极电极 2H+2-=H2 2H+2-=H2 电极反应中无导体，需借助于惰性电极（铂或石墨）来完成电对电极反应中无导体，需借助于惰性电极（铂或石墨）来完成电对电子的转移。电子的转移。 电极符号：电极符号：PtH2(g)H+ (c)PtH2(g)H+ (c)(3)(3)金属金属- -金属难溶盐或氧化物金属难溶盐或氧
16、化物- -阴离子阴离子(lz)(lz)电极电极 金属表面涂上该金属的难溶盐金属表面涂上该金属的难溶盐( (或氧化物或氧化物) )，然后将它浸在与该盐具有相同阴，然后将它浸在与该盐具有相同阴离子离子(lz)(lz)的溶液中。的溶液中。AgCI+-=Ag+CI- AgCI+-=Ag+CI- 电极符号电极符号: AgAgCI(s)CI- (c): AgAgCI(s)CI- (c)第26页/共97页第二十七页，共98页。2024/8/628(4) “(4) “氧化还原氧化还原”电极电极Fe3+-=Fe2+ PtFe3+ (c1),Fe2+ (c2)Fe3+-=Fe2+ PtFe3+ (c1),Fe2+ (c2) 两种不同的电极组合起来即构成两种不同的电极组合起来即构成(guchng)(guchng)原电原电池。每个电极叫半电池。原电池可用简易的符号表示池。每个电极叫半电池。原电池可用简易的符号表示出来。出来。 Cu-Zn Cu-Zn原电池符号原电池符号 (-)ZnZnSO4(c1)CuSO4(c2)Cu(+) (-)ZnZnSO4(c1)CuSO4(c2)Cu(+) (-)PtH2(-)PtH
17、2（1.01310-5Pa)H+(1moldm-3)1.01310-5Pa)H+(1moldm-3) Cu2+(c)Cu(+) Cu2+(c)Cu(+)第27页/共97页第二十八页，共98页。2024/8/629书写原电池符号的规则 负极“-”在左边，正极“+”在右边(yu bian)，盐桥用“”表示。 半电池中两相界面用“”分开，同相不同物种用“,”分开，溶液、气体要注明c，P。 纯液体、固体和气体写在惰性电极一边用“,”或“”分开。盐桥两边为溶液。 组分物质为参与电子转移的氧化还原电对。不包含H+和OH-离子等。第28页/共97页第二十九页，共98页。2024/8/630将下列反应设计成原电池并以原电池符号表示将下列反应设计成原电池并以原电池符号表示 2Fe2+(1.0moldm-3)+ CI2(101325Pa)= 2Fe3+(0.1 0moldm-3)+2CI- (2.0moldm-3)正极正极(zhngj):CI2+2-2CI-负极负极:Fe2+ Fe3+-电池符号电池符号:(-)PtFe2+(1.0moldm-3),Fe3+(0.10moldm-3) CI-(2.0mold
18、m-3)CI2(101325Pa),Pt(+)第29页/共97页第三十页，共98页。2024/8/631练习练习(linx)(linx)：电池反应如下：电池反应如下Hg2CI2(s)+Zn=Zn2+2Hg(s)+2CI-Hg2CI2(s)+Zn=Zn2+2Hg(s)+2CI-写出电极反应式及原电池符号写出电极反应式及原电池符号电极电极(dinj)(dinj)反反应应: :负极负极(fj):(fj):正极正极: :电池符号电池符号（- -）ZnZnZnZn2+2+(c(c1 1) )CICI- -(c(c2 2) )HgHg2 2CICI2 2Hg (+)Hg (+)第30页/共97页第三十一页，共98页。2024/8/632二、电解池与二、电解池与二、电解池与二、电解池与FaradayFaradayFaradayFaraday定律定律定律定律(dngl)(dngl)(dngl)(dngl)1.原电池和电解池 原电池中的氧化还原反应是通过电子自发地从负极流向(li xin)正极来实现。而其逆反应则不能自发进行。电极反应： 负极（Zn)：Zn=Zn2+ + 2- , 氧化反应 正极（Cu)
19、: Cu2+2- = Cu ，还原反应电池反应： Cu2+Zn=Zn2+Cu第31页/共97页第三十二页，共98页。2024/8/633 对一些不能自发进行的氧化还原反应，可对一些不能自发进行的氧化还原反应，可利用利用(lyng)外加电压迫使其发生反应，这样电外加电压迫使其发生反应，这样电能就能转化为化学能。这种利用能就能转化为化学能。这种利用(lyng)外加电外加电压迫使氧化还原反应进行的过程称为电解。实压迫使氧化还原反应进行的过程称为电解。实现电解过程的装置称为电解池。现电解过程的装置称为电解池。第32页/共97页第三十三页，共98页。2024/8/634IV阳阳极极阴阴极极NaOHNaOH溶液溶液-阳极是电子流出的电极，发生的是氧化反应阳极是电子流出的电极，发生的是氧化反应(fnyng)；阴极是电子流入的电极，发生的是还原反应阴极是电子流入的电极，发生的是还原反应(fnyng)。第33页/共97页第三十四页，共98页。2024/8/635定律 电解定律：电解过程中，电极上发生电解的物质的量n与通过电解池的电量Q成正比。 Q=It=nFF为Faraday常量(chngling)，即
20、1摩尔电子的电量96485C/mol第34页/共97页第三十五页，共98页。2024/8/636三、原电池电动势的三、原电池电动势的测定测定(cdng)(cdng)n n 原电池构成通路后，有电原电池构成通路后，有电流通过流通过(tnggu)(tnggu)，证明两，证明两极间有电势差存在。即构极间有电势差存在。即构成原电池的两个电极各自成原电池的两个电极各自具有不同的电极电势。具有不同的电极电势。n n 当通过当通过(tnggu)(tnggu)原电池原电池的电流趋于零时，两极间的电流趋于零时，两极间的最大电势差称为原电池的最大电势差称为原电池的电动势，用的电动势，用EMFEMF表示。表示。 EMFEMF标准电动势标准电动势第35页/共97页第三十六页，共98页。2024/8/637 在可逆电池中，进行自发反应产生的电流可作非体积功电功。 Wmax=-zFEMF(z:配平反应中的得或失电子数） rGm=Wmax=-zFEMF 原电池对外所做的最大功恰好等于体系(tx)吉布斯自由能的减少。 四、原电池的最大功与四、原电池的最大功与GibbsGibbs函数函数(hnsh)(hnsh)第36页
21、/共97页第三十七页，共98页。2024/8/638例： Ni+CI2=Ni2+2CI- EMF， rGm=-2964851.61 3.1105-1 电池中电子将自发地从镍电极流向氯电极，反之(fnzh)，上述逆反应不可能自发进行。 例74作业：P214-215 3、4做在书上第37页/共97页第三十八页，共98页。2024/8/639* * * * 7.3 7.3 电极电势电极电势电极电势电极电势一、标准氢电极和甘汞电极二、标准电极电势三、Nernst方程(fngchng)四、E-pH图及其应用第38页/共97页第三十九页，共98页。2024/8/640一、标准氢电极和甘汞电极一、标准氢电极和甘汞电极 原电池的电动势是构成原电池的两个原电池的电动势是构成原电池的两个(lin )(lin )电极间的最大电势差，即电极间的最大电势差，即 EMF= EMF= E(+)- E(-)E(+)- E(-) 电极电势的绝对值尚无法测得电极电势的绝对值尚无法测得, ,通常选标通常选标准氢电极作为比较的基准，称其为参比电极。准氢电极作为比较的基准，称其为参比电极。第39页/共97页第四十页，共98页。
22、2024/8/6411.1.1.1.标准标准标准标准(biozhn)(biozhn)(biozhn)(biozhn)氢电氢电氢电氢电极（极（极（极（SHESHESHESHE） E E (H(H+ +/H/H2 2PtHPtH2 2(P(P)H)H+ +（1.0molL1.0molL-1-1) )第40页/共97页第四十一页，共98页。2024/8/642 在金属在金属HgHg的表面的表面(biomin)(biomin)覆盖一层氯化亚覆盖一层氯化亚汞（汞（Hg2CI2Hg2CI2），然后注入氯），然后注入氯化钾溶液。化钾溶液。电极符号：电极符号：Hg(l)Hg2CI2(s)CI- Hg(l)Hg2CI2(s)CI- (aq)(aq)电极反应：电极反应：Hg2CI2(s)+2-Hg2CI2(s)+2-=2Hg(l)+2CI-(aq) =2Hg(l)+2CI-(aq) E(Hg2CI2E(Hg2CI2 2.甘汞(n n)电极（SCE）: 第41页/共97页第四十二页，共98页。2024/8/643 二、标准电极电势二、标准电极电势 标准状态：组成电极的溶液中离子、分子标准状态：组成电极的溶液
23、中离子、分子(fnz)(fnz)浓度为浓度为1molL-11molL-1，气体分压为，气体分压为100KPa100KPa，液体或固体为纯净物。此时测得的电极电势为标液体或固体为纯净物。此时测得的电极电势为标准电极电势，用符号准电极电势，用符号E E 表示。表示。 用标准氢电极（或甘汞电极）与其它各种用标准氢电极（或甘汞电极）与其它各种标准状态下的电极组成原电池，测得这些电池的标准状态下的电极组成原电池，测得这些电池的电动势（电动势（EMFEMF），从而计算各种电极的标准电），从而计算各种电极的标准电极电势。极电势。 EMF=E(+)- E(-) EMF=E(+)- E(-) 第42页/共97页第四十三页，共98页。2024/8/644第43页/共97页第四十四页，共98页。2024/8/645(-) PtH2(P)H+(-) PtH2(P)H+（1.0moldm-3)1.0moldm-3) Cu2+(1.0moldm-3)Cu Cu2+(1.0moldm-3)Cu (+)(+) Cu2+H2=Cu+2H+ Cu2+H2=Cu+2H+ EMF=E(+) - E(-) EMF=E(+) -
24、 E(-) 0.34= E(Cu2+/Cu)- E0.34= E(Cu2+/Cu)- E（H+/H2)H+/H2) E(Cu2+ E(Cu2+“+”“+”做正极做正极,Cu,Cu失电子失电子(dinz)(dinz)的倾向小于的倾向小于H2H2。第44页/共97页第四十五页，共98页。2024/8/646Zn+2H+=Zn2+H2 Zn+2H+=Zn2+H2 EMF(Zn2+/Zn EMF(Zn2+/Zn ；E(Zn2+/ZnE(Zn2+/Zn “-” “-” 做负极做负极(fj)(fj)；ZnZn失电子的倾向失电子的倾向大于大于H2H2。第45页/共97页第四十六页，共98页。2024/8/647用类似方法可测得一系列电对电极电势。用类似方法可测得一系列电对电极电势。见附表见附表( (六六) )。说明：说明：(1) E(1) E无加和性。无加和性。 Zn2+2-=Zn Zn2+2-=Zn ， E(Zn2+/Zn E(Zn2+/Zn） 2Zn2+4-=2Zn 2Zn2+4-=2Zn ， E(Zn2+/Zn E(Zn2+/Zn）(2)(2)只适合于标准状态下的水溶液，在此条件下，可直接只适
25、合于标准状态下的水溶液，在此条件下，可直接根据根据EE值判断物质氧化值判断物质氧化(ynghu)(ynghu)还原能力的大小。非还原能力的大小。非水溶液、非标准状态不适用。如：水溶液、非标准状态不适用。如：C+O2CO2C+O2CO2，Cu+Cu+浓浓H2SO4H2SO4。第46页/共97页第四十七页，共98页。2024/8/648三、三、三、三、NernstNernstNernstNernst方程方程方程方程(fngchng)(fngchng)(fngchng)(fngchng) 影响影响(yngxing)(yngxing)电极电势的因素主要有：电极电势的因素主要有：(1)(1)电极的本性，它决定了电极的本性，它决定了EE的大小；的大小；(2)(2)溶液中离子的浓度、气体压强溶液中离子的浓度、气体压强; ;(3)(3)温度（常温下影响温度（常温下影响(yngxing)(yngxing)较小）。较小）。E E E E 第47页/共97页第四十八页，共98页。2024/8/649电极电极(dinj)(dinj)反应反应: :氧化型氧化型+z-=+z-=还原型还原型 上式为电极电势的奈斯特
26、方程式上式为电极电势的奈斯特方程式 E :某浓度某浓度(nngd)下的电极电势，下的电极电势，E:标准电标准电极电势极电势 z是电极反应中得到或失去的电子数。是电极反应中得到或失去的电子数。第48页/共97页第四十九页，共98页。2024/8/650c(c(氧化型氧化型)电极反应中电极反应中, ,氧化型一边所有物种相对浓度氧化型一边所有物种相对浓度（c/c)c/c)或相对压力或相对压力(p/p)(p/p)幂次的乘积；幂次的乘积；c(c(还原型还原型)电极反应中电极反应中, ,还原型一边所有物种相对浓度还原型一边所有物种相对浓度（c/c)c/c)或相对压力或相对压力(p/p)(p/p)幂次的乘积；幂次的乘积；注意：浓度单位注意：浓度单位(dnwi)(dnwi)：molL-1 molL-1 ；压力单位；压力单位(dnwi)(dnwi)：PaPa 固体或纯液体或水的浓度视为固体或纯液体或水的浓度视为1 1练习：写出下列各电极反应的奈斯特方程表达式练习：写出下列各电极反应的奈斯特方程表达式第49页/共97页第五十页，共98页。2024/8/651第50页/共97页第五十一页，共98页。2024
27、/8/652第51页/共97页第五十二页，共98页。2024/8/6531.1.氧化型、还原型离子浓度对氧化型、还原型离子浓度对E E的影响的影响例例1.1.已知已知 Fe3+(aq)+-=Fe2+(aq), E Fe3+(aq)+-=Fe2+(aq), E 求：求：c(Fe2+)/c(Fe3+)c(Fe2+)/c(Fe3+)取不同取不同(b tn)(b tn)值时的值时的E E值值解：解：E=EE=E0.0592lgc(Fe2+)/c(Fe3+)0.0592lgc(Fe2+)/c(Fe3+) 比值比值 100 10 1 10-1 10-2 100 10 1 10-1 10-2 E(V) 0.65 0.71 0.77 0.83 E(V) 0.65 0.71 0.77 0.83 结论：增大氧化结论：增大氧化(ynghu)(ynghu)型物质的浓度型物质的浓度或降低还原型物质的浓度，或降低还原型物质的浓度，E E值增大。氧化值增大。氧化(ynghu)(ynghu)型物质的氧化型物质的氧化(ynghu)(ynghu)能力增强，能力增强，稳定性减弱；还原型物质的还原能力减弱，稳稳定性减弱；还原
28、型物质的还原能力减弱，稳定性增强。定性增强。第52页/共97页第五十三页，共98页。2024/8/6542.2.酸度对酸度对E E的影响的影响(yngxing)(yngxing)例例2 :Cr2O72-+14H+6-=2Cr3+7H2O E2 :Cr2O72-+14H+6-=2Cr3+7H2O E 求求: :当当c(Cr2O72-)=c(Cr3+)=1.0 molL-1c(Cr2O72-)=c(Cr3+)=1.0 molL-1，c(H+)c(H+)取不同值时的取不同值时的E E值。值。含氧酸盐的氧化能力随溶液含氧酸盐的氧化能力随溶液(rngy)酸性的增酸性的增强而增强强而增强解解:c(H:c(H+ +)=10)=10-3 -3 molLmolL-1 -1 E(CrE(Cr2 2O O7 72-2-/Cr/Cr3+3+ c(H c(H+ +)=10)=10 molLmolL-1 -1 E(CrE(Cr2 2O O7 72-2-/Cr/Cr3+3+第53页/共97页第五十四页，共98页。2024/8/655 KMnO4 ,K2Cr2O7 ,KCIO3 ,KIO3 等在强酸性介质中均等在强酸
29、性介质中均为强氧化剂。为强氧化剂。K2Cr2O7+浓浓HCICI2 +NaCI(稀稀HCI）不反应不反应KIO3+KI+H2O不反应不反应 +H2SO4I2（大量棕黑色沉淀（大量棕黑色沉淀(chndin)）实验室制实验室制CI2 : KMnO4 K2Cr2O7 MnO2 HCI 反应进行所需的反应进行所需的HCI浓度各不相同浓度各不相同第54页/共97页第五十五页，共98页。2024/8/656例例3 3：已知：已知 2H2H+ +2+2- -=H=H2 2 ，E E= 0.00 V= 0.00 V； 求算求算c(HAc)=0.1molLc(HAc)=0.1molL-1-1,p(H,p(H2 2)=100kPa)=100kPa时氢的电极时氢的电极电势电势E E（H H+ +/H/H2 2）第55页/共97页第五十六页，共98页。2024/8/6573.3.沉淀生成对沉淀生成对E E的影响的影响例例4.4.已知已知E(Ag+/Ag,E(Ag+/Ag,在在Ag-Ag+Ag-Ag+半电池中，加入半电池中，加入(jir)NaCI(jir)NaCI至平衡时至平衡时c(CI-)=1.0 molL-
30、1.c(CI-)=1.0 molL-1.求：求：E(Ag+/Ag)E(Ag+/Ag)解：解：Ag+CI-=AgCI (Ag+-=Ag)Ag+CI-=AgCI (Ag+-=Ag) c(Ag+)=KSP/c(CI-)=1.810-10molL-1 c(Ag+)=KSP/c(CI-)=1.810-10molL-1E(Ag+/Ag)= E(Ag+/Ag)-0.0592lg1/c(Ag+)E(Ag+/Ag)= E(Ag+/Ag)-0.0592lg1/c(Ag+) =0.7991+0.0592lLg1.810-10 =0.7991+0.0592lLg1.810-10 =0.222(V) =0.222(V)第56页/共97页第五十七页，共98页。2024/8/658 上反应上反应(fnyng)转换为电极反应转换为电极反应(fnyng)：AgCI+-=Ag + CI-C(CI-)=1.0 molL-1，为标准状态下的电极反应，为标准状态下的电极反应(fnyng) E（AgCI/Ag)=E（Ag+/Ag) = 0.222(V) E（AgBr/Ag)= 0.073(V) E（AgI/Ag) =-0.151
31、5(V) P196 例例:7-6第57页/共97页第五十八页，共98页。2024/8/659 结论：氧化型物质结论：氧化型物质(wzh)(wzh)生成沉淀，生成沉淀，则沉淀物的则沉淀物的KSPKSP越小，它的越小，它的EE就越小，氧就越小，氧化型物质化型物质(wzh)(wzh)越稳定；相反，如还原型越稳定；相反，如还原型物质物质(wzh)(wzh)生成沉淀，则沉淀物的生成沉淀，则沉淀物的KSPKSP越越小，电对的小，电对的EE就越大，还原型物质就越大，还原型物质(wzh)(wzh)越稳定。越稳定。第58页/共97页第五十九页，共98页。2024/8/6604.4.4.4.配合配合配合配合(pih)(pih)(pih)(pih)物的形成对电极电势的影响物的形成对电极电势的影响物的形成对电极电势的影响物的形成对电极电势的影响P P197 197 例例7-77-7FeFe3+3+- -=Fe=Fe2+2+Fe(CN)Fe(CN)6 6 3- 3- +- - =Fe(CN)=Fe(CN)6 64-4- E E（FeFe3+3+/Fe/Fe2+2+FeFe3+3+(aq)+6CN(aq)+6CN
32、- -(aq)Fe(CN)(aq)Fe(CN)6 6 3-3-(aq)(aq)FeFe2+2+(aq)+6CN(aq)+6CN- -(aq)(aq) Fe(CN)Fe(CN)6 64-4-(aq)(aq)E E（FeFe3+3+/Fe/Fe2+2+) ) =E =E（Fe(CN)Fe(CN)6 6 3-3-/Fe(CN)/Fe(CN)6 64-4- ）第59页/共97页第六十页，共98页。2024/8/661 例例5 5 已已知知:E(Au+/Au)=1.68V, :E(Au+/Au)=1.68V, Au(CN)2-Au(CN)2-的的Kf =1.01039 ; Kf =1.01039 ; 求算求算:EAu(CN)2-/Au:EAu(CN)2-/Au的值。的值。解：解：Au(CN)2-+-=Au+2CN- Au(CN)2-+-=Au+2CN- c(Au(CN)2-)=c(CN-)=1.0 molL-1 c(Au(CN)2-)=c(CN-)=1.0 molL-1 Au(CN)2-=Au+2CN- Au(CN)2-=Au+2CN- c(Au+)=1/Kf=10-39 c(Au+)=1/Kf
33、=10-39 molL-1molL-1EAu(CN)2-/Au= E(Au+/Au) Au+-=Au EAu(CN)2-/Au= E(Au+/Au) Au+-=Au =E(Au+/lg1/c(Au+) =E(Au+/lg1/c(Au+) =-0.58V Au =-0.58V Au易被氧化易被氧化(ynghu)(ynghu)第60页/共97页第六十一页，共98页。2024/8/662E ECoCo3+3+/Co/Co2+2+ CoCo3+3+H+H2 2OCoOCo2+2+O+O2 2E ECo(NHCo(NH3 3) )6 63+3+/Co(NH/Co(NH3 3) )6 62+2+4Co(NH4Co(NH3 3) )6 6 2+2+O+O2 2+2H+2H2 2O=4Co(NHO=4Co(NH3 3) )6 6 3+3+4OH+4OH- -E ECo(CN)Co(CN)6 63-3-/Co(CN)/Co(CN)6 64-4-Co(CN)Co(CN)6 6 4-4-+H+H2 2O HO H2 2+Co(CN)+Co(CN)6 6 3-3-第61页/共97页第六十二页，共98页。202
34、4/8/663 四、四、E-pH图及其应用图及其应用 在等温等浓度条件在等温等浓度条件(tiojin)下，以电对的电极电势下，以电对的电极电势（E）为纵坐标，溶液的）为纵坐标，溶液的pH值为横坐标，绘出值为横坐标，绘出E 随随pH变化的关系图，即是变化的关系图，即是E-pH图。图。 许多氧化还原反应都是在水溶液中进行的，水本身许多氧化还原反应都是在水溶液中进行的，水本身也具有氧化还原性。也具有氧化还原性。 水的氧化还原性与两个电极反应有关。水的氧化还原性与两个电极反应有关。第62页/共97页第六十三页，共98页。2024/8/664以以pHpH对对E(H2O/H2E(H2O/H2）作图，得一直线）作图，得一直线(zhxin)A(zhxin)A1.1.水做氧化剂被还原水做氧化剂被还原(hun yun)(hun yun)为氢气为氢气第63页/共97页第六十四页，共98页。2024/8/6652.2.水做还原剂被氧化水做还原剂被氧化(ynghu)(ynghu)放出氧气放出氧气据此方程据此方程(fngchng)(fngchng)可得直线可得直线B B第64页/共97页第六十五页，共98页。20
35、24/8/666 由于动力学由于动力学等因素等因素(yn s)(yn s)的影响，实际测的影响，实际测得值比理论值偏得值比理论值偏差，因此差，因此A A线、线、B B线各向外推出，线各向外推出，实际为实际为a,ba,b线。线。第65页/共97页第六十六页，共98页。2024/8/667FeFe2+2+- -=Fe E=Fe EFeFe3+3+- -=Fe=Fe2+2+ E EFeFe3+3+3OH+3OH- -=Fe(OH)=Fe(OH)3 3 FeFe2+2+2OH+2OH- -=Fe(OH)=Fe(OH)2 2 Fe(OH)Fe(OH)3 3+- -= Fe= Fe2+2+3OH+3OH- -Fe(OH)Fe(OH)3 3+- -=Fe(OH)=Fe(OH)2 2+OH+OH- -Fe(OH)Fe(OH)2 2+- - =Fe =Fe 第66页/共97页第六十七页，共98页。2024/8/668一、判断氧化剂和还原剂的强弱二、判断原电池的正负极，求算E三、判断氧化还原反应(fnyng)进行的方向四、判断氧化还原反应(fnyng)进行的限度五、求溶度积常数和弱电解质的解离常数六、元素
36、电势图及其应用77774444电极电势的应用电极电势的应用电极电势的应用电极电势的应用(yngyng)(yngyng)(yngyng)(yngyng)第67页/共97页第六十八页，共98页。2024/8/6697-4 7-4 电极电势的应电极电势的应用用(yngyng)(yngyng)一、判断氧化剂和还原剂的强弱(qin ru) E值越大，对应电对的氧化型物质的氧化能力越强，还原型物质的还原能力越弱。E（I2/I-） ；E(Fe3+/Fe2+E(Br2/Br- 还原性：I-Fe2+ Br- 氧化性：Br2Fe3+I2第68页/共97页第六十九页，共98页。2024/8/670 E(Ag+/Ag; E(Ag+/Ag; E(Zn2+/Zn E(Zn2+/Zn 氧化氧化(ynghu)(ynghu)性：性：Ag+ Zn2+ Ag+ Zn2+ 还原性：还原性：ZnAgZnAg反应方向：反应方向：Ag+(aq)+Zn=Ag+Zn2+(aq) Ag+(aq)+Zn=Ag+Zn2+(aq) E E大的电对的氧化大的电对的氧化(ynghu)(ynghu)型氧化型氧化(ynghu)E(ynghu)E小的电
37、对的小的电对的还原型还原型强氧化强氧化(ynghu)(ynghu)剂剂1+1+强还原剂强还原剂22弱还原剂弱还原剂1+1+弱氧化弱氧化(ynghu)(ynghu)剂剂22非标准状态下用奈斯特方程求出非标准状态下用奈斯特方程求出E E，再比较。，再比较。第69页/共97页第七十页，共98页。2024/8/671二、判断二、判断(pndun)(pndun)原电池的正负极，求算原电池的正负极，求算E E 例：将下列氧化还原反应：例：将下列氧化还原反应：Cu(s)+CI2(g)Cu2+(aq)Cu(s)+CI2(g)Cu2+(aq)+2CI-(aq)+2CI-(aq)组成组成(z chn)(z chn)原电池。已知原电池。已知:p(CI2)=101325Pa,:p(CI2)=101325Pa, C(Cu2+)=C(CI-)=0.1molL-1, C(Cu2+)=C(CI-)=0.1molL-1,写出原电池符号，并计算原电写出原电池符号，并计算原电池电动势。池电动势。解：解：E(Cu2+E(Cu2+ E(CI2/CI- E(CI2/CI- E E值大的值大的CI2/CI-CI2/CI-电对做正极
38、，电对做正极，E E值小的值小的Cu2+/Cu Cu2+/Cu 电对做负电对做负极。极。第70页/共97页第七十一页，共98页。2024/8/672（- -）CuCu2+(0.1molL-1)CuCu2+(0.1molL-1) CI-(0.1molL-1)CI2 CI-(0.1molL-1)CI2（101325Pa)Pt(+)101325Pa)Pt(+) EMF=E(+)- E(-) EMF=E(+)- E(-) =E(CI2/CI-)-E =E(CI2/CI-)-E（Cu2+/Cu)Cu2+/Cu) =1.4186-0.30745=1.11(V) =1.4186-0.30745=1.11(V)作业作业(zuy)P215-216 6(zuy)P215-216 6、1212第71页/共97页第七十二页，共98页。2024/8/673三、判断氧化三、判断氧化(ynghu)(ynghu)还原反应进行的方向还原反应进行的方向反应自发进行的条件为反应自发进行的条件为 rGm = zFEMF rGm = zFEMF0 0 即即 EMF EMF 0 0 反应正向自发进行反应正向自发进行 EMF EM
39、F 0 0 反应逆向自发进行反应逆向自发进行 反应方向是：强氧化反应方向是：强氧化(ynghu)(ynghu)剂剂(1)+(1)+强还原剂强还原剂(2)(2) 弱还原剂弱还原剂(1)+(1)+弱氧化弱氧化(ynghu)(ynghu)剂剂(2)(2)例：例：E(Cu2+/Cu E(Cu2+/Cu E E（Zn2+/ZnZn2+/Zn 反应方向：反应方向：Cu2+(aq)+Zn(s)=Cu(s)+Zn2+(aq)Cu2+(aq)+Zn(s)=Cu(s)+Zn2+(aq)第72页/共97页第七十三页，共98页。2024/8/674 例：判断反应例：判断反应2Fe3+(aq)+Cu=2Fe2+(aq2Fe3+(aq)+Cu=2Fe2+(aq）+Cu2+(aq+Cu2+(aq）在标准状）在标准状态下能否态下能否(nn fu)(nn fu)自发向右进行？自发向右进行？EMF=EEMF=E（+ +）-E-E（- -） =0.769-0.3394=0.4296(V) =0.769-0.3394=0.4296(V)0 0标准状态下反应可以自发向右进行。标准状态下反应可以自发向右进行。 即即FeCI3Fe
40、CI3能腐蚀铜板。能腐蚀铜板。 第73页/共97页第七十四页，共98页。2024/8/675例：判断下列例：判断下列(xili)各组物质能否共存？各组物质能否共存？为什么？为什么？(1)Fe3+和和Sn2+; (2)Fe2+和和Cr2O72-(酸性介质）酸性介质）; (3)CI- 、Br-和和I-; (4)Fe2+和和Sn4+; (5)I2和和Sn2+;(6)Fe2+和和MnO4- (酸性介质）。酸性介质）。第74页/共97页第七十五页，共98页。2024/8/676 如反应是在非标准状态下进行，则需用奈如反应是在非标准状态下进行，则需用奈斯特方程计算出斯特方程计算出E E后再判断。后再判断。 若两电对的若两电对的EMFEMF，一般，一般(ybn)(ybn)情况下，情况下，浓度虽然会影响到浓度虽然会影响到E E，但不会使，但不会使EMFEMF的正负号的正负号改变。在此情况下，可直接用改变。在此情况下，可直接用EMFEMF判断。判断。（生成极难溶沉淀或稳定配合物可能改变（生成极难溶沉淀或稳定配合物可能改变E E的的正负号）正负号） 如如EMFEMF值太小，则浓度的改变可能导致值太小，则浓
41、度的改变可能导致反应方向的改变。反应方向的改变。第75页/共97页第七十六页，共98页。2024/8/677例：判断下列氧化例：判断下列氧化(ynghu)(ynghu)还原反应进行的方还原反应进行的方向向解解:(1)EMF=E(Pb2+/Pb)-E(Sn2+/Sn) =-0.1262-(-0.1375) =0.0113(v)0 反应反应(fnyng)自发向右进行自发向右进行 (2)EMF=E(Pb2+/Pb)-E(Sn2+/Sn) =-0.1558-(-0.1375) =-0.0183(v)0 反应反应(fnyng)逆向自发进行逆向自发进行第76页/共97页第七十七页，共98页。2024/8/678第77页/共97页第七十八页，共98页。2024/8/679四、判断氧化四、判断氧化四、判断氧化四、判断氧化(ynghu)(ynghu)(ynghu)(ynghu)还原反应进行的限还原反应进行的限还原反应进行的限还原反应进行的限度度度度反应进行的限度(xind)可由K的大小来衡量 rGm (1) rGm=-zFEMF (2) （z为电池反应中得失电子数） T=298K时 = zFEMF 第7
42、8页/共97页第七十九页，共98页。2024/8/680例：计算例：计算298K298K时，反应时，反应Cr2O72-(aq)+6Fe2+(aq)+14H+(aq)=Cr2O72-(aq)+6Fe2+(aq)+14H+(aq)=2Cr3+(aq)+ 6Fe3+(aq)+7H2O(l)2Cr3+(aq)+ 6Fe3+(aq)+7H2O(l)的标准的标准(biozhn)(biozhn)平衡常数平衡常数解：解：EMF=EEMF=E（Cr2O72-/Cr3+Cr2O72-/Cr3+）- -EE（Fe3+/Fe2+Fe3+/Fe2+） （V V） lgK=zEMF lgK=zEMF K=7.21056 K=7.21056 反应正向进行程度很大。反应正向进行程度很大。第79页/共97页第八十页，共98页。2024/8/681浓差电池浓差电池浓差电池浓差电池(dinch)(dinch)(dinch)(dinch)的应用的应用的应用的应用n nP205第80页/共97页第八十一页，共98页。2024/8/682 根据根据EMF的大小，可以判断反应进行的方向的大小，可以判断反应进行的方向（EMF0）和程
43、度（热力学），但不能说明反应）和程度（热力学），但不能说明反应的快慢（动力学）。的快慢（动力学）。 2MnO4-(aq)+5Zn(s)+16H+(aq)= 2Mn2+(aq)+5Zn2+(aq)+8H2O(l) EMF（V） K=1.37610384 实际实际(shj)在酸性介质中纯在酸性介质中纯Zn与与KMnO4反应速反应速率极慢，率极慢，Fe3+可催化反应。可催化反应。第81页/共97页第八十二页，共98页。2024/8/683五、求溶度积常数和弱电解质的解离五、求溶度积常数和弱电解质的解离(ji l)(ji l)常常数数例：已知例：已知 E E（PbSO4/Pb PbSO4/Pb E E（Pb2+/PbPb2+/Pb，求，求KSPKSP（PbSO4PbSO4）解：电极反应解：电极反应 PbSO4(s)+2-= Pb(s)+SO42- PbSO4(s)+2-= Pb(s)+SO42- (aq) (aq) Pb2+(aq)+2-= Pb(s) Pb2+(aq)+2-= Pb(s)EE（PbSO4/Pb)= EPbSO4/Pb)= E（Pb2+/Pb)Pb2+/Pb) = E = E（
44、Pb2+/Pb)-(0.0592/2)lg1/c(Pb2+)Pb2+/Pb)-(0.0592/2)lg1/c(Pb2+)=-0.1266-0.0296lg1/c(Pb2+)=-0.1266-0.0296lg1/c(Pb2+)c(Pb2+)=1.7810-8 c(Pb2+)=1.7810-8 KSP=c(Pb2+)c(SO42-)KSP=c(Pb2+)c(SO42-)KSP=1.7810-81=1.7810-8KSP=1.7810-81=1.7810-8第82页/共97页第八十三页，共98页。2024/8/684例：已知例：已知E（HCN/H2），）， 求：求：Ka（HCN）解：电极解：电极(dinj)反应反应 2HCN(aq)+2-=H2(g)+2CN-(aq) 2H3O+(aq)+2- =H2(g)+H2O(l)第83页/共97页第八十四页，共98页。2024/8/685六、元素电势六、元素电势六、元素电势六、元素电势(dinsh)(dinsh)(dinsh)(dinsh)图及其应用图及其应用图及其应用图及其应用1.元素(yun s)电势图 把同一元素(yun s)的不同氧化态物种，
45、按氧化值由高到低的顺序排列，每两种氧化态物种之间以直线相连，直线上标明对应电对的E。 这种表示同一元素不同氧化态物种这种表示同一元素不同氧化态物种(wzhng)(wzhng)之间之间EE变化的关系图，称元素的变化的关系图，称元素的标准电极电势图。简称元素电势图。标准电极电势图。简称元素电势图。第84页/共97页第八十五页，共98页。2024/8/6862.2.元素元素(yun s)(yun s)电势图的应用电势图的应用(1)(1)由已知电对的由已知电对的EE，求未知电对的，求未知电对的EE)z(DzCzBzAxx332211q qq qq qq qE EE EE EE E第85页/共97页第八十六页，共98页。2024/8/687例例1:1:解：解：20.49=120.49=1E E（V V）例例2 2： E Ex x E Ex x 第86页/共97页第八十七页，共98页。2024/8/688(2)(2)判断歧化反应判断歧化反应(fnyng)(fnyng)能否能否进行进行B B若能歧化若能歧化 即即 BA+CBA+C则则 E EMFMF= E= E(+)- E(+)- E(-)(-)
46、= E = E( (右右)- E)- E( (左左) )0 0 E E( (右右) ) E E( (左左) )若若 E E( (右右) ) E E( (左左) A+CB) A+CB第87页/共97页第八十八页，共98页。2024/8/689E(E(右右) )E(E(左左) )，所以，所以(suy)(suy)酸性溶液中酸性溶液中Cu+Cu+不稳定，不稳定，2Cu+(aq)=Cu2+(aq)+Cu2Cu+(aq)=Cu2+(aq)+Cu思考：思考：Cu2SO4Cu2SO4晶体溶于水有何现象？晶体溶于水有何现象？E(E(右右) )E(E(左左) ) ，Fe2+Fe2+不能发生歧化反应不能发生歧化反应(fnyng)(fnyng) 但有但有 Fe3+(aq)+Fe=2Fe2+(aq), Fe3+(aq)+Fe=2Fe2+(aq),歧化反应歧化反应(fnyng)(fnyng)的逆反应的逆反应(fnyng)(fnyng)。作业作业P216-217 16,20,21 P216-217 16,20,21 第88页/共97页第八十九页，共98页。2024/8/690 本章本章(bn zhn)小结小结7-1
47、 氧化还原反应的基本概念氧化还原反应的基本概念一、氧化值一、氧化值 化合物中某元素所带的形式电荷数。化合物中某元素所带的形式电荷数。二、氧化还原反应的特征二、氧化还原反应的特征三、氧化还原电对三、氧化还原电对 电对通式：氧化型电对通式：氧化型/还原型还原型 电对不需配平电对不需配平 氧化型或还原型物质必须是能稳定存在的。氧化型或还原型物质必须是能稳定存在的。第89页/共97页第九十页，共98页。2024/8/691四四 氧化还原反应方程式的配平氧化还原反应方程式的配平1.1.氧化值法氧化值法 配平原则：配平原则：(1)(1)氧化值的升降值相等氧化值的升降值相等 (2) (2)反应前后各元素的原子总数相等。反应前后各元素的原子总数相等。2.2.离子离子- -电子法电子法 配平原则：配平原则：(1)(1)电荷守恒：得失电子数相等。电荷守恒：得失电子数相等。 (2) (2)质量守恒：反应前后各元素原子总数相等。质量守恒：反应前后各元素原子总数相等。7.2 7.2 电化学电池电化学电池一、原电池的构造一、原电池的构造 1. 1.原电池原电池 电子流出的极为负极电子流出的极为负极(fj)(fj)
48、（- -） 电子流入的极为正极（电子流入的极为正极（+ +）第90页/共97页第九十一页，共98页。2024/8/6922.2.电极的类型与原电池的表示方法电极的类型与原电池的表示方法(1)(1)金属金属(jnsh)-(jnsh)-金属金属(jnsh)(jnsh)离子电极离子电极 Zn(s)Zn2+ Zn(s)Zn2+(2)(2)气体气体- -离子电极离子电极 PtH2(g)H+ PtH2(g)H+(3)(3)金属金属(jnsh)-(jnsh)-金属金属(jnsh)(jnsh)难溶盐或氧化物难溶盐或氧化物- -阴离子电极阴离子电极 AgCI+-=Ag+CI- AgCI+-=Ag+CI- 电极符号电极符号: AgAgCI(s)CI-: AgAgCI(s)CI-(4) “(4) “氧化还原氧化还原”电极电极 Fe3+- =Fe2+ PtFe3+,Fe2+ Fe3+- =Fe2+ PtFe3+,Fe2+Cu-ZnCu-Zn原电池符号原电池符号 (-)ZnZnSO4(C1)CuSO4(C2)Cu(+) (-)ZnZnSO4(C1)CuSO4(C2)Cu(+) 第91页/共97页第九十二页，共9
49、8页。2024/8/693二、电解池与二、电解池与二、电解池与二、电解池与FaradayFaradayFaradayFaraday定律定律定律定律 Q=It=nF Q=It=nF Q=It=nF Q=It=nF三、原电池电动势的测定三、原电池电动势的测定三、原电池电动势的测定三、原电池电动势的测定 当通过原电池的电流趋于零时，两极当通过原电池的电流趋于零时，两极当通过原电池的电流趋于零时，两极当通过原电池的电流趋于零时，两极间的最大电势差称为间的最大电势差称为间的最大电势差称为间的最大电势差称为(chn wi)(chn wi)(chn wi)(chn wi)原电池的电动势，原电池的电动势，原电池的电动势，原电池的电动势，用用用用EMFEMFEMFEMF表示。表示。表示。表示。 EMF EMF EMF EMF标准电动势标准电动势标准电动势标准电动势四、原电池的最大功与四、原电池的最大功与四、原电池的最大功与四、原电池的最大功与GibbsGibbsGibbsGibbs函数函数函数函数 rGm=Wmax=-zFEMF rGm=Wmax=-zFEMF rGm=Wmax=-zFEMF rGm=W
50、max=-zFEMF第92页/共97页第九十三页，共98页。2024/8/6947.3 7.3 电极电势电极电势电极电势电极电势一、标准氢电极(dinj)和甘汞电极(dinj)1.标准氢电极(dinj)(SHE)E(H+/H22.甘汞电极(dinj)（SCE）HgHg2CI2(s)CIE=（Hg2CI2二、标准电极(dinj)电势EMF=E(+)-E(-)第93页/共97页第九十四页，共98页。2024/8/695三、三、NernstNernst方程方程(fngchng)(fngchng)1.1.氧化型、还原型离子浓度对氧化型、还原型离子浓度对E E的影响的影响2.2.酸度对酸度对E E的影响的影响3.3.沉淀沉淀(chndin)(chndin)生成对生成对E E的影响的影响4.4.配合物形成对电极电势的影响配合物形成对电极电势的影响四、四、E-pHE-pH图及其应用图及其应用第94页/共97页第九十五页，共98页。2024/8/696、电极电势的应用一、判断氧化(ynghu)剂和还原剂的强弱 E值越大，电对氧化(ynghu)型的氧化(ynghu)能力越强；二、判断原电池的正负极，求算
51、E E值大的电对做正极，E值小的电对做负极。三.判断氧化(ynghu)还原反应进行的方向反应方向是：强氧化(ynghu)剂(1)+强还原剂(2) 弱还原剂(1)+弱氧化(ynghu)剂(2) 即E值大的电对的氧化(ynghu)型物质可氧化(ynghu)E值小的电对的还原型物质。EMF0反应正向进行第95页/共97页第九十六页，共98页。2024/8/697四四四四. . . .判断氧化还原反应判断氧化还原反应判断氧化还原反应判断氧化还原反应(fnyng)(fnyng)(fnyng)(fnyng)进行的程度进行的程度进行的程度进行的程度五五. .求溶度积常数求溶度积常数(chngsh)(chngsh)和弱电解质和弱电解质的解离常数的解离常数(chngsh)(chngsh)六、元素电势六、元素电势六、元素电势六、元素电势(dinsh)(dinsh)(dinsh)(dinsh)图及其应用图及其应用图及其应用图及其应用1.1.1.1.由已知电对的由已知电对的由已知电对的由已知电对的EEEE，求未知电对的，求未知电对的，求未知电对的，求未知电对的EEEE2.2.判断歧化反应能否进行判断歧化反应能否进行E E( (右右) )E E( (左左) ) 可歧化可歧化第96页/共97页第九十七页，共98页。内容(nirng)总结会计学。(1) MnO4-+SO32-SO42-+Mn2+。SO32-+H2O=SO42-+2H+2-。+) 5SO32-+5H2O=5SO42-+10H+10-。(1)金属-金属离子电极。金属置于含有同一金属离子的盐溶液中构成。 纯液体、固体和气体写在惰性电极一边(ybin)用“,”或“”分开。非水溶液、非标准状态不适用。Fe(OH)2+- =Fe。五、求溶度积常数和弱电解质的解离常数第九十八页，共98页。
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